2013年第30屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷與答案

PAGEPAGE3第30屆全國中學(xué)生物理競賽預(yù)賽試卷本卷共16題，滿分200分.一、選擇題.本題共5小題，每小題6分.在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一項(xiàng)符合題意，有的小題有多項(xiàng)符合題意.全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分.下列說法正確的是：A.一束單色光從真空射入時(shí)，在玻璃表面處發(fā)生折射現(xiàn)象，這與光在玻璃中的傳播速度不同于在真空中的傳播速度有關(guān)B.白紙上有兩個(gè)非?？拷男『诎撸瑢?shí)際上是分開的，沒有重疊部分.但通過某一顯微鏡所成的象卻是兩個(gè)連在一起的沒有分開的光斑，這與光的衍射現(xiàn)象有關(guān)C.雨后虹的形成與光的全反射現(xiàn)象有關(guān)D.老年人眼睛常變?yōu)檫h(yuǎn)視眼，這時(shí)近處物體通過眼睛所成的像在視網(wǎng)膜的前方（瞳孔與視網(wǎng)膜之間），故看不清圖中A、B是兩塊金屬板，分別與高壓直流電源的正負(fù)極相連.一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的點(diǎn)電荷自貼近A板處靜止釋放（不計(jì)重力作用）.已知當(dāng)A、B兩板平行、兩板的面積很大且兩板間的距離較小時(shí)，它剛到達(dá)B板時(shí)的速度為u0，在下列情況下以u(píng)表示點(diǎn)電荷剛到達(dá)B板時(shí)的速度A.若A、B兩板不平行，則u<u0B.若A板面積很小，B板面積很大，則u<u0C.若A、B兩板間的距離很大，則u<u0D.不論A、B兩板是否平行、兩板面積大小及兩板間距離多少，u都等于u0α粒子和β粒子都沿垂直于磁場的方向射入同一均勻磁場中，發(fā)現(xiàn)這兩種粒子沿相同半徑的圓軌道運(yùn)動(dòng).若α粒子的質(zhì)量是m1，β粒子的質(zhì)量是m2，則α粒子與β粒子的動(dòng)能之比是A.EQ\f(m2,m1) B.EQ\f(m1,m2) C.EQ\f(m1,4m2) D.EQ\f(4m2,m1)由玻爾理論可知，當(dāng)氫原子中的核外電子由一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，有可能A.發(fā)射出光子，電子的動(dòng)能減少，原子的勢能減少B.發(fā)射出光子，電子的動(dòng)能增加，原子的勢能減少C.吸收光子，電子的動(dòng)能減少，原子的勢能增加D.吸收光子，電子的動(dòng)能增加，原子的勢能減少圖示兩條虛線之間為一光學(xué)元件所在處，AB為其主光軸.P是一點(diǎn)光源，其傍軸光線通過此光學(xué)元件成像于Q點(diǎn).該光學(xué)元件可能是A.薄凸透鏡B.薄凹透鏡C.凸球面鏡D.凹球面鏡 二、填空題和作圖題.只要給出結(jié)果，不需寫出求得結(jié)果的過程.（8分）國際上已規(guī)定133Cs原子的頻率f=9192631770Hz（沒有誤差）.這樣，秒的定義______________________________.國際上已規(guī)定一個(gè)公認(rèn)的光速值c=299792458m/s（沒有誤差）.長度單位由時(shí)間單位導(dǎo)出，則米定義為______________________________.（8分）質(zhì)量為m1的小滑塊，沿一傾角為θ的光滑斜面滑下，斜面質(zhì)量為m2，置于光滑的水平桌面上.設(shè)重力加速度為g，斜面在水平桌面上運(yùn)動(dòng)的加速度的大小為______________________________（8分）一線光源，已知它發(fā)出的光包含三種不同頻率的可見光，若要使它通過三棱鏡分光，最后能在屏上看到這三種不同頻率的光的譜線，則除了光源、三棱鏡和屏外，必須的器件至少還應(yīng)有______________.其中一個(gè)的位置應(yīng)在______________和______________之間，另一個(gè)的位置應(yīng)在______________和______________之間.（12分）如圖所示，A為放在水平光滑桌面上的長方形物塊，在它上面放有物塊B和C.A、B、C的質(zhì)量分別為m、5m、m.B、C與A之間的靜摩擦系數(shù)和滑動(dòng)摩擦系數(shù)皆為0.10，K為輕滑輪，繞過輕滑輪連接B和C的輕細(xì)繩都處于水平位置.現(xiàn)用水平方向的恒定外力F拉滑輪，使A的加速度等于0.20g，g為重力加速度.在這種情況時(shí)，B、A之間沿水平方向的作用力的大小等于_____________，C、A之間沿水平方向的作用力的大小等于_____________，外力F的大小等于_______________.（14分）i.在做“把電流表改裝成電壓表”的實(shí)驗(yàn)中，必須測出電流表的內(nèi)阻和用標(biāo)準(zhǔn)電壓表對(duì)改裝成的電壓表進(jìn)行校準(zhǔn).某同學(xué)對(duì)圖示的器材進(jìn)行了連線，使所連成的電路只要控制單刀雙擲開關(guān)的刀位和調(diào)節(jié)電阻箱及變阻器，不需改動(dòng)連線，就能：（1）在與電阻箱斷路的條件下測出電流表的內(nèi)阻；（2）對(duì)改裝成的電壓表所有的刻度進(jìn)行校準(zhǔn).試在圖中畫出該同學(xué)的全部連線.ii.有一塊橫截面為矩形的長板，長度在81cm與82cm之間，寬度在5cm與6cm之間，厚度在1cm與2cm之間.現(xiàn)用直尺（最小刻度為mm）、卡尺（游標(biāo)為50分度）和千分尺（螺旋測微器）去測量此板的長度、寬度和厚度，要求測出后的最后一位有效數(shù)字是估（23分）如圖所示，匝數(shù)為N1的原線圈和在數(shù)為N2的副線圈繞在同一閉合的鐵心上，副線圈兩端與電阻R相聯(lián)，原線圈兩端與平行金屬導(dǎo)軌相聯(lián).兩軌之間的距離為L，其電阻可不計(jì).在虛線的左側(cè)，存在方向與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.pq是一質(zhì)量為m電阻為r與導(dǎo)軌垂直放置的金屬桿，它可在導(dǎo)軌上沿與導(dǎo)軌平行的方向無摩擦地滑動(dòng).假設(shè)在任何同一時(shí)刻通過線圈每一匝的磁通都相同，兩個(gè)線圈的電阻、鐵心中包括渦流在內(nèi)的各種損耗都忽略不計(jì)，且變壓器中的電磁場完全限制在變壓器鐵心中.現(xiàn)于t=0時(shí)開始施一外力，使桿從靜止出發(fā)以恒定的加速度a向左運(yùn)動(dòng).不考慮連接導(dǎo)線的自感.若已知在某時(shí)刻t時(shí)原線圈中電流的大小I1，i.求此時(shí)刻外力的功率ii.此功率轉(zhuǎn)化為哪些其他形式的功率或能量變化率？試分別求出它們的大小.

（23分）如圖所示，一質(zhì)量為m半徑為R的由絕緣材料制成的薄球殼，均勻帶正電，電荷量為Q，球殼下面有與球殼固連的底座，底座靜止在光滑水平面上.球殼內(nèi)部有一勁度系數(shù)為η的輕彈簧（質(zhì)量不計(jì)），彈簧始終處于水平位置，其一端與球殼內(nèi)壁固連，另一端恰位于球心處，球殼上開有一小孔C，小孔位